生物識別技術的類別及其在身份識別中的應用

王俊山 張文明

（國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心，河南 鄭州 450000）

生物識別技術的類別及其在身份識別中的應用

王俊山 張文明

（國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心，河南 鄭州 450000）

生物識別技術作為一個新的技術熱點，引起了全世界科研機構的關注。一方面，生物識別技術代表了一個國家在半導體領域的工業技術水平；另一方面，生物識別技術也能使人民生活方式更加方便，極大地提高生產力。本文在生物識別技術類別的基礎上，重點探討指紋識別技術的發展。

生物識別技術；語音識別；人臉識別；虹膜識別；指紋識別

1 生物識別技術

1.1 語音識別

語音識別的目標是讓機器像人一樣聽懂話語，甚至辨別說話者身份，其是實現人機對話必不可少的環節。語音識別系統輸入的是形式千變萬化的聲音信號，這與內碼形式單一的文本有很大不同，因此語音識別較語音合成更難實現［1］。

語音識別技術的應用包括語音撥號、語音導航、室內設備控制、語音文檔檢索、簡單的聽寫數據錄入等。語音識別技術與其他自然語言處理技術如機器翻譯及語音合成技術相結合，可以構建出更加復雜的應用，如語音到語音的翻譯。

1.2 人臉識別

人臉識別通常分為三類：辨認、認證、監視名單識別。辨認是指通過查詢數據庫中的人臉特征，與輸入的人臉特征進行比對來確定與輸入人臉特征相對應的未知人身份的過程，屬于一對多的生物特征識別［2］。

阿里巴巴公司的移動終端“支付寶”提供了一種可行的刷臉支付功能，用戶在進行交易的過程中，不需要輸入密碼，僅僅通過面部識別就可以輕松完成交易，極大促進了生活的便利性。

1.3 虹膜識別

虹膜識別技術是基于人的眼睛中的虹膜進行身份識別，其應用于安防設備，以及有高度保密需求的場所。三星電子公司已被證實在2012年5月申請了虹膜識別技術專利。

1.4 指紋識別

從全球來看，指紋識別技術占整個生物識別技術市場的近60%的市場份額，有超過幾千多家的指紋識別公司生產數百種指紋識別產品，但其他生物識別技術廠商卻不足其1/10。

最常見的利用指紋識別技術的是指紋打卡、指紋門禁等。隨著移動互聯網的到來，包括信息安全、移動支付等需要生物識別認證，指紋識別已經成為主流智能設備廠商和消費者能快速接受的方式。

2 指紋識別技術的發展歷程

王樹武［3］等提出了將指紋識別技術應用于銀行領域，通過各類紋型的區別匹配、指紋中心定向定位以及指紋人工編碼計算機識別技術，能有效地制止犯罪分子利用銀行票據騙取企業單位和銀行的資財問題。

祝恩［4］提出了基于神經網絡紋路方向正確性訓練和學習的方法，采用梯度計算紋路方向，從而根據正確的方向矯正錯誤，實驗結果表面可以有效提高低質量指紋圖像的正確提取率。

李昊、傅曦［5］等為讀者揭開了指紋模式識別技術的神秘面紗，使讀者快速了解、掌握指紋模式識別的關鍵技術，并通過大量實例了解指紋模式識別技術的實際應用。

楊小冬［6］介紹了驗證模式下自動指紋識別系統的各算法模塊，對其核心理論和技術作了深入研究，建立了一對一的自動指紋識別系統。除了對每一種改進方法進行詳細介紹外，還分別進行了測試和驗證。

現階段，所有指紋識別半導體傳感器技術都源于1997年5月16日Harris向美國專利商標局遞交的名為具有增強特征和領先方法的電場指紋傳感器的發明專利申請，該申請于1999年8月17日獲得授權，授權號US9540526。在該專利的說明書里，發明人介紹了傳統的電容式指紋傳感器，并基于電場理論提出了新的設計，提高了對指紋進行探測的靈敏度，以提高傳感器表面保護介質的厚度容限來增強可靠性。

Authentec公司的Setlak和Dale R在專利US7616786B2中提出了一種手指生物測量傳感器，包括薄膜基底、薄膜基底上的薄膜晶體管（TFT）層，以及相鄰于TFT層并用于接納相鄰的手指的電場傳感電極陣列。薄膜晶體管層包括多個用于定義電場傳感電極的放大器級的薄膜晶體管。傳感器還包括用于施加電場到手指的手指激勵電極，以及至少一個相鄰于薄膜基底的集成電路。該集成電路包括單晶襯底和用于處理單晶襯底和薄膜晶體管層的放大器級連接的處理電路。

蘋果公司申請的專利CN106133748A公開了一種具有顯示器和指紋傳感器的電子設備，該電子設備在顯示器上顯示第一用戶界面。顯示第一用戶界面時，設備檢測指紋在指紋傳感器上的移動，并給出指紋在指紋傳感器上的移動距離。

3 相關專利主要申請人

表1為指紋識別在中國申請的主要申請人列表。從申請日的申請量上看，在申請量排名前20位申請人中，中國申請人占了19名，僅僅一個韓國LG電子株式會社入圍。可見，在指紋識別的專利申請方面，中國公司積極性十分高，特別是廣東歐珀移動通信有限公司，占比達到了25%，遠遠領先于其他公司。

雖然申請量不能代表全部，但這在一定程度上表明，中國公司在指紋識別方面的科研投入非常大。同時也說明，中國公司在指紋識別技術領域具有非常高的專利技術儲備。

表1 中國指紋識別主要申請人

4 相關專利申請量

指紋識別專利申請量總體呈現逐年增加的趨勢，進入2006年后開始，每年大幅增加，總體保持較高的申請量。

5 展望

目前，中國電子消費市場潛力很大，但國內技術沒有達到世界一流水平，需要進一步加強技術研發投入，同時要注重專利布局對技術成果的保護。此外，國家也在積極推薦半導體國家戰略的規劃，勢必將加速我國在集成電路產業領域的技術升級和核心競爭力提升。因此，筆者有理由相信，隨著國家將半導體產業提升到核心戰略地位，中國的半導體產業一定能夠得到更好的發展，在世界處于領先地位。

［1］王邁.語言形式化原理［M］.上海：上海大學出版社，2016.

［2］北京市科學技術協會，北京圖象圖形學學會.視覺盛宴［M］.北京：北京出版社，2015.

［3］王樹武.銀行專用快速識別指紋技術［M］.鄭州：中原農民出版社，1993.

［4］祝恩.自動指紋識別技術［M］.長沙：國防科技大學出版社，2006.

［5］李昊，傅曦.物聯網：指紋識別系統算法及實現（VISU?AL C++）［M］.北京：人民郵電出版社，2011.

［6］楊小冬.自動指紋識別系統原理與實現［M］.北京：科學出版社，2013.

The Category of Biometric Chip and Its Application in Identity

Wang JunshanZhang Wenming
（Patent Examination Cooperation Center of the Patent Office，SIPO，Henan，Zhengzhou Henan 450000）

Biometrics,as a new hot spot of technology,has attracted the attention of scientific research institutions all over the world.On the one hand,biometrics represents a country's technological level in the field of semiconductors. On the other hand,biometric technology can make people's lifestyle more convenient and greatly increase productivity. Based on the classification of biometrics,this paper focused on the development of fingerprint identification technology.

Biometrics；speech recognition；face recognition；iris recognition；fingerprint identification

TS20

A

1003-5168（2017）08-0034-02

2017-07-01

王俊山（1988-），男，碩士，研究實習員，研究方向：集成電路；張文明（1984-），男，碩士，副研究員，研究方向：電學專利審查（等同第一作者）。